JP3175177B2 - Semiconductor cooling device - Google Patents
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- JP3175177B2 JP3175177B2 JP4319391A JP4319391A JP3175177B2 JP 3175177 B2 JP3175177 B2 JP 3175177B2 JP 4319391 A JP4319391 A JP 4319391A JP 4319391 A JP4319391 A JP 4319391A JP 3175177 B2 JP3175177 B2 JP 3175177B2
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体冷却装置に係
り、特に冷却媒体などが流れるヒートシンクをLSIチ
ップなどに接触装着して冷却する半導体冷却装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor cooling device, and more particularly to a semiconductor cooling device for cooling a heat sink, through which a cooling medium flows, in contact with an LSI chip or the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の装置は、例えば実開昭59−18
441号公報に記載されているように、冷却パイプが通
る金属板を、金属性のバネ状のもの、あるいはフィン列
状、ピン列状のものが取り付けられた接触部材を介し
て、ボード上に塔載されたLSIチップに押しあて、L
SIチップで発熱した熱を前記接触部材を通して冷却パ
イプを有する金属板側へ伝えて冷却するようになってい
た。2. Description of the Related Art A conventional apparatus is disclosed in, for example, Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 59-18 / 1984.
As described in Japanese Patent No. 441, a metal plate through which a cooling pipe passes is placed on a board via a contact member to which a metallic spring-like member, a fin-like member, or a pin-like member is attached. Pressing against the LSI chip mounted on the tower, L
The heat generated by the SI chip is transmitted to the metal plate side having the cooling pipe through the contact member to be cooled.
【0003】又、実開昭61−53990号公報に記載
のように、半導体部品が実装されている基板と、冷却流
体が流れるヒートシンクとの間に、冷媒を封じ込んだ可
撓性膜(ゴム等)からなるパックを設置し、このパック
を前記基板に押し付けることにより、発熱する半導体部
品の熱を、このパックを介して、冷却流体側へ伝えて冷
却するようになっていた。As described in Japanese Utility Model Laid-Open Publication No. Sho 61-53990, a flexible film (rubber) containing a refrigerant is provided between a substrate on which semiconductor components are mounted and a heat sink through which a cooling fluid flows. And the like, and by pressing the pack against the substrate, the heat of the semiconductor component that generates heat is transmitted to the cooling fluid side via the pack and cooled.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
半導体冷却装置は、接触部材、あるいは冷却封じ込みパ
ックの柔軟性を利用することにより、LSIチップとヒ
ートシンクとの接触を良好にして、ヒートシンク側へ熱
を伝え、かつ、ヒートシンクとLSIチップとの脱着を
可能にするようになっているが、上記従来技術のうち、
実開昭59−18441号公報に記載のものにおいて
は、電気的絶縁性について考慮されていなかった。As described above, the conventional semiconductor cooling device improves the contact between the LSI chip and the heat sink by utilizing the flexibility of the contact member or the cooling containment pack. Heat is transmitted to the heat sink side, and the heat sink and the LSI chip can be attached and detached.
Japanese Unexamined Utility Model Publication No. 59-18441 does not consider electrical insulation.
【0005】すなわち、ボード上に塔載されるLSIチ
ップは、多数の細い信号線で密に、ボードを構成する基
板との間で電気的に接続されている場合が多く、絶縁性
が強く要求されるが、金属製の接触部材がLSIチップ
に直接接しているので、作動中に、金属製接触部材の微
細粉が発生し、信号線に付着して絶縁性が弱くなり、ト
ラブルを生ずる場合があった。That is, an LSI chip mounted on a board is often electrically connected to a board constituting the board in a dense manner by a large number of thin signal lines, and a high insulating property is required. However, when the metal contact member is in direct contact with the LSI chip, during operation, fine powder of the metal contact member is generated, adheres to the signal line, weakens insulation, and causes trouble. was there.
【0006】又、実開昭61−53990号公報に記載
のものにおいては、伝熱性能及び信頼性について考慮さ
れていなかった。[0006] Further, in Japanese Unexamined Utility Model Publication No. Sho 61-53990, heat transfer performance and reliability are not considered.
【0007】すなわち、ゴムが使用される場合が多い可
撓性膜でパックを構成し、この容器状パック内には冷媒
液を封入しているだけであるので、冷媒液を封入しない
場合に比べれば伝熱性能は良好であるが、容器状パック
内全体にわたって対流が生じるため、LSIチップにお
ける発熱量が増加してくると、より伝熱性能を向上しな
ければならない必要があった。更にゴム状の可撓性膜は
長期にわたり使用していると、冷媒による腐食等で孔が
あいてしまい、冷媒液がLSIチップ及び基板上に流れ
だすというトラブルを発生しやすい問題があった。That is, since a pack is constituted by a flexible film in which rubber is often used, and only the refrigerant liquid is sealed in this container-shaped pack, it can be compared with the case where the refrigerant liquid is not sealed. Although heat transfer performance is good, convection occurs throughout the inside of the container-shaped pack, so that when the amount of heat generated in the LSI chip increases, it is necessary to further improve the heat transfer performance. Further, if the rubber-like flexible film is used for a long period of time, there is a problem that a hole is formed due to corrosion by a refrigerant or the like, and a problem that a refrigerant liquid easily flows on an LSI chip and a substrate occurs.
【0008】本発明の目的は、冷却対象となる半導体素
子とヒートシンクに代表される冷却部材との間に設けら
れた接触部材の伝熱性能を高め電気的絶縁性を確保した
半導体冷却装置を提供することにある。An object of the present invention is to improve the heat transfer performance of a contact member provided between a semiconductor element to be cooled and a cooling member typified by a heat sink to ensure electrical insulation. It is to provide a cooling device.
【0009】[0009]
【0010】[0010]
【0011】[0011]
【0012】[0012]
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】上記目的は、例えば、基
板に搭載された冷却対象となる半導体素子と、半導体素
子の熱を放熱して冷却する冷却部材との間に設けられた
接触部材とを備えて半導体素子を冷却する半導体冷却装
置において、接触部材は内部が中空な部材であり、接触
部材の中空な内部には熱伝導性流体を備えており、前記
接触部材は金属製材料からなる芯材と該芯材の外側の面
又は内外両面に絶縁皮膜を設けたパックで形成されてお
り、前記接触部材は前記冷却部材と接触する側に平坦に
形成された面を備えることにより達成される。The above object is achieved, for example, by providing a contact member provided between a semiconductor element to be cooled mounted on a substrate and a cooling member for radiating heat of the semiconductor element to cool the semiconductor element. a semiconductor cooling apparatus for cooling a semiconductor element provided with the contact member is a hollow member the interior, the hollow interior of the contact member comprises a thermally conductive fluid, the contact member is made of a metallic material The core member is formed of a pack provided with an insulating film on the outer surface or the inner and outer surfaces of the core member, and the contact member is achieved by providing a flat surface on the side in contact with the cooling member. You.
【0014】[0014]
【0015】[0015]
【0016】[0016]
【0017】[0017]
【0018】[0018]
【0019】[0019]
【0020】[0020]
【0021】[0021]
【0022】[0022]
【0023】[0023]
【0024】[0024]
【作用】比較的温度の低い流体を流す流路をもつヒート
シンクと、一ボード上に複数個搭載されたLSIチップ
との間に本発明の接触部材を設置し、LSIチップ内で
発熱した熱を接触部材を介してヒートシンク側へ伝え
る。The contact member of the present invention is provided between a heat sink having a flow path for flowing a fluid having a relatively low temperature and an LSI chip mounted on a plurality of boards, and the heat generated in the LSI chip is removed. It is transmitted to the heat sink through the contact member .
【0025】先ず、熱流の経路について説明する。LS
Iチップ内には多数の半導体素子が内蔵され、動作時に
発熱する。この熱は、シリコンなどで作られたLSIチ
ップ内を接触部材側へ熱伝導で伝わる。この接触部材の
表面とLSIチップとの接触部は、厳密には完全接触で
はなく、微少すきまに気体または液体などが存在し、こ
こを伝熱するときの熱抵抗は大きい。続いて接触部材の
多層構造部を熱伝導で、次に接触部材内部に封入された
液体部を伝わる。この液体内を伝わる時、液体が動かな
い場合は熱伝導で、対流が起きる場合は対流伝熱で伝わ
る。対流伝熱の場合の方が伝熱効率は高い。更に熱は冷
却部材側に伝わり伝熱部材と接触部材との接触部の伝熱
を経て、冷却部材側へと伝熱される。First, the path of the heat flow will be described. LS
The inside I chip is a built a number of semiconductor devices generate heat during operation. This heat is conducted by heat conduction to the contact member side in an LSI chip made of silicon or the like. The contact portion between the surface of the contact member and the LSI chip is not strictly a perfect contact, but a gas or a liquid is present in a minute gap, and the heat resistance when conducting heat therethrough is large. Subsequently, the multilayer structure of the contact member is thermally conducted, and then transmitted through the liquid portion sealed inside the contact member. When the liquid does not move, it is transferred by heat, and when convection occurs, it is transferred by convective heat transfer. The heat transfer efficiency is higher in the case of convection heat transfer. Further, the heat is transmitted to the cooling member side, and is transferred to the cooling member side via heat transfer at a contact portion between the heat transfer member and the contact member.
【0026】本発明の半導体冷却装置では、第1に接触
部材を形成する容器状のパックを多層構造とし、芯材に
薄い金属製材料を設け、その芯材の外側の面又は内外両
面に絶縁被膜を設けている。あるいは、パック材料を金
属製箔としてその外側の面又は内外両面に絶縁性樹脂箔
を積層しているので、信号線等に対し絶縁性を持たせる
ことができる。 [0026] In the semiconductor cooling device of the present invention, a container-like pack for forming the contact member to the first and a multi-layer structure, a thin metallic material for the core material is provided, the outer surface or inner and outer <br its core The surface is provided with an insulating coating . Alternatively, since the laminated insulating resin foil surface or both inner and outer surfaces of the outer pack material as the metal foil, as possible out possible to provide insulating properties to signal Line like.
【0027】第2に、容器状のパックに熱伝導性の優れ
た液体を封入するとともに、パックの上下面接する金属
部材群を設けているので、接触部材の上面と下面側は金
属部材で連結され、パック下面からパック上面への伝熱
は、封入された液体部ばかりでなく、金属部材部を熱伝
導で伝わる。金属の熱伝導率は一般に高い値を持つか
ら、金属部材を設けることにより伝熱効率は高まる。Second, since a liquid having excellent thermal conductivity is sealed in a container-shaped pack and a metal member group that contacts the upper and lower surfaces of the pack is provided, the upper and lower surfaces of the contact member are connected by a metal member. Then, the heat transfer from the lower surface of the pack to the upper surface of the pack is conducted by heat conduction not only in the sealed liquid portion but also in the metal member portion. Since the thermal conductivity of metal generally has a high value, providing a metal member increases the heat transfer efficiency.
【0028】又、接触部材の一部にパック内の流体を強
制的に流動させるための脈動発生機構を設けているの
で、対流伝熱を促進するため伝熱効率が向上する。Further, since a pulsation generating mechanism for forcibly flowing the fluid in the pack is provided in a part of the contact member, convection heat transfer is promoted to improve heat transfer efficiency.
【0029】又、比較的薄く、広い構造をしているパッ
ク構造では、途中に隔壁を設けているので、伝熱効率が
高い対流を局所的に生じさせることができるため発熱量
に応じてその部分の伝熱効率を高めることができる。In a pack structure having a relatively thin and wide structure, a partition wall is provided in the middle, so that convection with high heat transfer efficiency can be locally generated. Heat transfer efficiency can be increased.
【0030】第3にLSIチップの発熱量の違いに応じ
て接触部材内のその領域に隔壁を設けているので、発熱
量が大きい部分は、その部分でそれぞれに応じた局所的
な対流伝熱を行うことができるため、伝熱する熱量を調
整することができる。Third, since a partition wall is provided in that area in the contact member in accordance with the difference in the amount of heat generation of the LSI chip, a portion having a large amount of heat generation corresponds to a local convection heat transfer corresponding to the portion. Therefore, the amount of heat to be transferred can be adjusted.
【0031】又、隔壁を設けることにより、温度差が広
い範囲にわたって生じることがなくなり、局所的に限定
されるので、LSIチップの温度をほぼ同じ温度に設定
できる。Further, by providing the partition, the temperature difference does not occur over a wide range and is locally limited, so that the temperature of the LSI chip can be set to substantially the same temperature.
【0032】第4に、ボ−ド上に高さの異なる複数個の
LSIチップが搭載された場合、接触部材内をLSIチ
ップの高さに応じて複数の領域に隔壁を設けて分割し、
一部分は連通された構造としているので、LSIチップ
の高さが異なってもその高さに応じた接触部材とするこ
とができ、分割したそれぞれを連通しているので均圧化
して接触部材のボ−ド上のLSIチップへの押し付け力
が過大になることを防止できる。Fourth, when a plurality of LSI chips having different heights are mounted on the board, the inside of the contact member is divided by providing partitions in a plurality of regions according to the height of the LSI chip.
Part of the structure has a communicating structure, so that even if the height of the LSI chip is different, a contact member corresponding to the height can be provided. -The pressing force against the LSI chip on the chip can be prevented from becoming excessive.
【0033】又、接触部材の一部に圧力調整部を設けて
いるので、接触部材のボ−ド上のLSIチップへの押し
付け力を調整することができるので、押し付け力を適正
化できる。Further, since the pressure adjusting portion is provided in a part of the contact member, the pressing force of the contact member against the LSI chip on the board can be adjusted, so that the pressing force can be optimized.
【0034】又、接触部材内に設けた金属部材群にバネ
性を持たせているので、そのバネ力を調整できるので、
LSIチップへの押し付け力を適正化できる。又、柔軟
性をもっているため、複数個のLSIチップの高いふぞ
ろいを吸収できる。又、金属部材がバネ状機構のため、
金属部材は、パックの上面をヒートシンク側へ、パック
の下面をLSIチップ側へ押し付ける働きをする。その
ためパック上面とヒートシンク間、パック下面とLSI
チップ間の接触熱抵抗が減少して、ここでの伝熱効率を
高める。Also, since the metal member group provided in the contact member has a spring property, its spring force can be adjusted.
The pressing force against the LSI chip can be optimized. In addition, since it has flexibility, it can absorb a high irregularity of a plurality of LSI chips. Also, since the metal member is a spring-like mechanism,
The metal member functions to press the upper surface of the pack toward the heat sink and the lower surface of the pack toward the LSI chip. Therefore, between the upper surface of the pack and the heat sink, and the lower surface of the pack and the LSI
The contact thermal resistance between the chips is reduced, and the heat transfer efficiency is increased here.
【0035】[0035]
【実施例】本発明の一実施例図1から図11に示す。図
1に本発明の半導体冷却装置の全体構成図を示す。ボー
ド6上にLSIチップ7が配置されており、そのボード
6の両面を挾むようにプラッター53が装着されてい
る。LSIチップ7の上部には、パック2内に封入液5
が封入された接触部材1を介してヒートシンク8が配置
され、このヒートシンク8内には、例えば、内部にフィ
ン54備えた流路55が設けられていて、冷却水9が流
れて冷却する構造となっている。ヒートシンク8の端面
側には、ボルト孔56が設けられ、ヒートシンク8をボ
ルト57を用いてプラッター53にネジ止めすることに
よって、接触部材1をLSIチップ7に押え付けてい
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention is shown in FIGS. FIG. 1 shows an overall configuration diagram of a semiconductor cooling device of the present invention. An LSI chip 7 is arranged on a board 6, and a platter 53 is mounted so as to sandwich both sides of the board 6. At the top of the LSI chip 7, the liquid 5
A heat sink 8 is arranged via the contact member 1 in which the heat sink 8 is enclosed. In the heat sink 8, for example, a flow path 55 provided with fins 54 therein is provided, and cooling water 9 flows to cool the heat sink. Has become. A bolt hole 56 is provided on the end surface side of the heat sink 8, and the contact member 1 is pressed against the LSI chip 7 by screwing the heat sink 8 to the platter 53 using a bolt 57.
【0036】ここで、接触部材1は、LSIチップ7は
高さが相違する場合が多いことを考慮して、大きな高さ
の相違は接触部材1の厚みを変えることによって、一
方、LSIチップ7の比較的小さな高さの相違は次の方
法で吸収できるようにしている。又、接触部材1のヒー
トシンク8側の面は、平坦に形成されており、ヒートシ
ンク8をこの面に押し付けて固定している。Here, in consideration of the fact that the LSI chip 7 often has a different height, the contact member 1 has a large difference in height by changing the thickness of the contact member 1, while the LSI chip 7 has a large height. The relatively small height differences can be absorbed in the following manner. The surface of the contact member 1 on the side of the heat sink 8 is formed flat, and the heat sink 8 is pressed against and fixed to this surface.
【0037】すなわち、それぞれのパック2a,2bを
冷媒通路48で連通し、パック2又は、冷媒通路48の
一部分に圧力調整部36を設ける。パック2及び冷媒通
路48内には流体が封入されているので、圧力調整部3
6で適切な値に圧力調整され、パック2が変形して均一
な圧力で加圧されるため、LSIチップ7及びヒートシ
ンク8との接触を弱い力で均一にすることが可能とな
る。なお、圧力調整部36は必要に応じて省略すること
ができる。That is, the respective packs 2a and 2b communicate with each other through the refrigerant passage 48, and the pressure adjusting portion 36 is provided in the pack 2 or a part of the refrigerant passage 48. Since the fluid is sealed in the pack 2 and the refrigerant passage 48, the pressure adjusting unit 3
6, the pressure is adjusted to an appropriate value, and the pack 2 is deformed and pressed with a uniform pressure, so that the contact with the LSI chip 7 and the heat sink 8 can be made uniform with a weak force. Note that the pressure adjusting unit 36 can be omitted as necessary.
【0038】一方、ヒートシンク8は、フレキシブル部
58a、59aを備えた2本の冷却水パイプ58、59
を介して冷却供給装置60と連結されており、ヒートシ
ンク8への冷却水9の供給及び排出を行うようになって
いる。すなわち、冷却供給装置60は、代表的には水ポ
ンプ61、水タンク62、及びチラー63から構成され
るが、ヒートシンク8で加熱された水が冷却水パイプ5
8を通って、冷却供給装置60に送られ、チラー63に
よって冷却されて、水ポンプ61により冷却水パイプ5
9を通って再びヒートシンク8側へ流出され、ヒートシ
ンク8を冷却し、半導体装置の作動時に発熱するLSI
チップ7を冷却するようになっている。On the other hand, the heat sink 8 comprises two cooling water pipes 58, 59 having flexible portions 58a, 59a.
The cooling water supply device 60 is connected to the cooling water supply device 60 via the cooling water supply device 60 to supply and discharge the cooling water 9 to and from the heat sink 8. That is, the cooling supply device 60 typically includes a water pump 61, a water tank 62, and a chiller 63, and water heated by the heat sink 8 is supplied to the cooling water pipe 5.
8, is sent to the cooling supply device 60, is cooled by the chiller 63, and is cooled by the cooling water pipe 5 by the water pump 61.
9 again flows to the heat sink 8 side, cools the heat sink 8 and generates heat when the semiconductor device operates.
The chip 7 is cooled.
【0039】ここで、ヒートシンク8と冷却供給装置6
0とはフレキシブル部58を介して冷却水パイプ59で
連結されているため、ボルト57を取りはずすことによ
って、LSIチップ7を搭載したボ−ド6から、ヒート
シンク8を容易に取りはずすことが可能となる。Here, the heat sink 8 and the cooling supply device 6
Since the heat sink 8 is connected to the board 6 through the flexible portion 58 by the cooling water pipe 59, the bolt 57 can be removed to easily remove the heat sink 8 from the board 6 on which the LSI chip 7 is mounted. .
【0040】次に接触部材1の各実施態様について、図
2から図11によりそれぞれ説明する。Next, embodiments of the contact member 1 will be described with reference to FIGS.
【0041】図2は、本実施例の接触部材1のパック2
aあるいは2bのうちいずれか一方の外観斜視図を示
し、図3は図2で示すパック2の断面斜視図である。FIG. 2 shows a pack 2 of the contact member 1 of this embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional perspective view of the pack 2 shown in FIG.
【0042】パック2の内部には、熱伝導性グリースあ
るいは熱伝導性シリコン油あるいはフロリナート(これ
は米国の3M社製の商品名である。以下この名称で説明
する)液などの封入液5が封入されている。又、パック
2の材料は、例えば、アルミニューム箔の両面に絶縁性
の樹脂を薄くフィルム状に積層したものを用いる。フィ
ルム状に積層する樹脂としては、例えば、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン等が挙げられるが、パック内に封入
する液体の種類により、耐腐食性の優れた材質が選ばれ
る。パック上面3とパック下面4のそれぞれ端部はふさ
がれて、封入液5の保持を可能にしている。このような
構成にすることにより、熱伝導性グリースあるいは熱伝
導性シリコン油あるいはフロリナート液など熱伝導性の
良い封入液5を用いているので、パック2内の熱伝導に
もとづく伝熱性能が向上する。又、パック2をアルミニ
ューム箔の両面に絶縁性の樹脂を薄くフィルム状に積層
しているので絶縁性に優れる。また、アルミニューム箔
を用いているので強度的にも強く、耐腐食性も向上す
る。The inside of the pack 2 contains thermally conductive grease, thermally conductive silicone oil or florinate (this
Is a trade name manufactured by 3M Corporation in the United States. In the following description
A sealing liquid 5 such as a liquid is sealed. The material of the pack 2 is, for example, a material in which an insulating resin is thinly laminated on both sides of an aluminum foil in a film shape. Examples of the resin to be laminated in the form of a film include polyethylene, polypropylene and the like, and a material having excellent corrosion resistance is selected depending on the type of liquid sealed in the pack. The ends of the pack upper surface 3 and the pack lower surface 4 are each closed, so that the sealed liquid 5 can be retained. With this configuration, since the sealed liquid 5 having good heat conductivity such as heat conductive grease, heat conductive silicon oil, or Fluorinert liquid is used, the heat transfer performance based on the heat conduction in the pack 2 is improved. I do. Also, since the insulating resin is thinly laminated on both sides of the aluminum foil in the form of a film, the pack 2 is excellent in insulation. Also, since aluminum foil is used, the strength is strong and the corrosion resistance is improved.
【0043】次に、さらに接触部材1の伝熱性能の向上
を図ることを目的とした適用例を図4から図11にそれ
ぞれ示す。Next, application examples for further improving the heat transfer performance of the contact member 1 are shown in FIGS. 4 to 11, respectively.
【0044】図4は、接触部材1の断面斜視図であり、
この適用例では、金属細線で作られた円筒状にまかれた
金属コイル10をパック2内にパック上面3に沿って挿
入したした場合を示す。ここで、金属コイル10は、熱
伝達が良好となるように一部はパック上面3に接点11
で、他の一部はパック下面4に接点12で、それぞれ接
するように構成されている。すなわち、熱はパック下面
4側から、パック上面3側へ伝熱されるわけであるか
ら、金属コイル10がパック上面3及び下面4に接合な
どにより接するように構成されることにより、接点1
1、12部の熱伝導が促進されるからである。一方、金
属コイル10は弾力性に富んでいるので、接触部材1が
LSIチップ7とヒートシンク8との間で押え付けられ
たとき、金属コイル10は、パック上面3をヒートシン
ク8側へ、パック下面4をLSIチップ7側へ押し付け
る力を発生させる。このようにしてパック上面3とヒー
トシンク8間、パック下面4とLSIチップ7間の熱抵
抗が小さくなって、伝熱性能の向上を図れる。なお、金
属コイル10を封入液5と共にパック2内に挿入しても
良い。 図5は、他の適用例を示す接触部材1の断面斜
視図であり、この適用例では、金属細線で作られた円筒
状にまかれた金属コイル13をパック2内にパック上面
3にほぼ垂直となるように挿入している。金属コイル1
3の一方の端部はパック上面3に、他方の端部はパック
下面4にそれぞれ接点14、15において接するように
構成されている。LSIチップ7で発生した熱は、接触
部材1内の封入液5と金属コイル13を伝導により伝わ
る。したがって接点14、15部は接合などにより接す
るように構成しておいた方が伝熱効率は向上する。この
場合、金属コイル13をパック上面3にほぼ垂直となる
ように挿入しているので、接点14、15の接触面積
は、図5に示す適用例の場合よりも大きく、金属コイル
13の数を少なくすることができる。なお、金属コイル
13を封入液5と共にパック2内に挿入しても良い。FIG. 4 is a sectional perspective view of the contact member 1.
In this application example, a case where a metal coil 10 made of a thin metal wire and wound in a cylindrical shape is inserted into the pack 2 along the pack upper surface 3 is shown. Here, the metal coil 10 partially has a contact 11 on the pack upper surface 3 so that heat transfer is good.
The other part is configured to be in contact with the pack lower surface 4 at a contact point 12, respectively. That is, since heat is transferred from the pack lower surface 4 side to the pack upper surface 3 side, the metal coil 10 is configured to be in contact with the pack upper surface 3 and the lower surface 4 by bonding or the like, so that the contact 1
This is because heat conduction of 1 and 12 parts is promoted. On the other hand, since the metal coil 10 is rich in elasticity, when the contact member 1 is pressed between the LSI chip 7 and the heat sink 8, the metal coil 10 moves the pack upper surface 3 to the heat sink 8 side and the pack lower surface 4 is generated against the LSI chip 7. Thus, the thermal resistance between the pack upper surface 3 and the heat sink 8 and the thermal resistance between the pack lower surface 4 and the LSI chip 7 are reduced, and the heat transfer performance can be improved. The metal coil 10 may be inserted into the pack 2 together with the filling liquid 5. FIG. 5 is a cross-sectional perspective view of a contact member 1 showing another application example. In this application example, a metal coil 13 made of a thin metal wire and wound in a cylindrical shape is substantially placed on the pack upper surface 3 in the pack 2. Inserted vertically. Metal coil 1
One end of 3 is in contact with the pack upper surface 3 and the other end is in contact with the pack lower surface 4 at the contacts 14 and 15, respectively. The heat generated in the LSI chip 7 is transmitted by conduction through the filling liquid 5 in the contact member 1 and the metal coil 13. Therefore, when the contacts 14 and 15 are configured to be in contact with each other by bonding or the like, the heat transfer efficiency is improved. In this case, since the metal coil 13 is inserted so as to be substantially perpendicular to the upper surface 3 of the pack, the contact area of the contacts 14 and 15 is larger than that of the application example shown in FIG. Can be reduced. The metal coil 13 may be inserted into the pack 2 together with the filling liquid 5.
【0045】図6は、さらに他の適用例を示す接触部材
1の断面斜視図であり、この適用例では、パック2内に
多数の金属細線を折れ曲げた状態の金属タワシ16とし
て、封入液5と共に挿入されている。この場合もパック
上面3とパック下面4に金属タワシ16が接する接点1
7の部分を接合することにより伝熱を良好に保つことが
できる。この構造の場合は、金属タワシ16は比較的ラ
ンダムにパック2内に挿入でき、製作が容易なる。FIG. 6 is a cross-sectional perspective view of a contact member 1 showing still another application example. In this application example, a sealed liquid is formed as a metal scrubber 16 in a state where a large number of fine metal wires are bent in a pack 2. 5 is inserted. Also in this case, the contact 1 where the metal scrubber 16 contacts the pack upper surface 3 and the pack lower surface 4
By joining the portions of No. 7, good heat transfer can be maintained. In the case of this structure, the metal scrubbers 16 can be inserted into the pack 2 relatively randomly, which facilitates manufacture.
【0046】図7は、さらに他の適用例を示す接触部材
1の断面斜視図であり、この適用例では、金属細線から
なり連続的に山形状に折り曲げたフィン18をパック上
面3及びパック下面4に接するようにパック2内に挿入
している。ここで、パック上面3及びパック下面4に接
する部分の接点19、20は金属細線であってもよく、
金属板になっていても良い。この場合も、接点19、2
0はパック上面3、パック下面4にそれぞれ接合される
と良好である。金属細線で作られたフィン18が規則正
しく並んで弾力性に富んでいるため、パック上面3及び
パック下面4がヒートシンク8及びLSIチップ7に押
し付けられ、伝熱効率の向上を図れる。FIG. 7 is a sectional perspective view of a contact member 1 showing still another application example. In this application example, a fin 18 made of a thin metal wire and continuously bent into a mountain shape is used as a pack upper surface 3 and a pack lower surface. 4 is inserted into the pack 2 so as to be in contact therewith. Here, the contacts 19 and 20 at the portions contacting the pack upper surface 3 and the pack lower surface 4 may be thin metal wires,
It may be a metal plate. Also in this case, the contacts 19, 2
0 is good when it is joined to the pack upper surface 3 and the pack lower surface 4, respectively. Since the fins 18 made of thin metal wires are regularly arranged and have high elasticity, the pack upper surface 3 and the pack lower surface 4 are pressed against the heat sink 8 and the LSI chip 7, so that the heat transfer efficiency can be improved.
【0047】図8は、さらに他の適用例を示す接触部材
1の断面斜視図であり、この適用例では、コの字型状に
おれ曲がった金属板22を多数規則正しく設けたヒレ付
板21を多数並べて、封入液5と共にパック2内へ挿入
されている。この場合もパック上面3とヒレ22、及
び、パック下面4と根本板25が接点23、24におい
て接する。この接点23、24は接合されると伝熱効率
は良くなる。FIG. 8 is a sectional perspective view of a contact member 1 showing still another application example. In this application example, a finned plate 21 provided with a large number of U-shaped bent metal plates 22 regularly. Are inserted in the pack 2 together with the filling liquid 5. Also in this case, the pack upper surface 3 and the fin 22 are in contact with each other, and the pack lower surface 4 is in contact with the base plate 25 at the contact points 23 and 24. When these contacts 23 and 24 are joined, the heat transfer efficiency is improved.
【0048】図9はさらに他の適用例を示す接触部材1
の縦断面図であり、この適用例では、多数の金属細線2
6を例えばゴム状樹脂27で束ねたものを、封入液5と
共にパック2内へ挿入している。金属細線26の両端は
パック上面3、パック下面4に接点28、29で接す
る。この部分を接合すると伝熱効率は良くなる。FIG. 9 shows a contact member 1 showing still another application example.
In this application example, a large number of fine metal wires 2 are shown.
6 are bundled with, for example, a rubber-like resin 27 and inserted into the pack 2 together with the filling liquid 5. Both ends of the thin metal wire 26 are in contact with the pack upper surface 3 and the pack lower surface 4 at contact points 28 and 29. When this portion is joined, the heat transfer efficiency is improved.
【0049】図10は、さらに他の適用例を示す接触部
材1の縦断面図であり、この適用例では、パック上面3
側には複数のピン30を接合し、パック下面4側のパッ
ク2内には金属タワシ31を設けて、パック2が形成さ
れるときには、ピン30の先端が金属タワシ31内に挿
入される状態とする。この場合には、ピン30と金属タ
ワシ31が、柔軟性を保ちながら熱的に接触する。FIG. 10 is a longitudinal sectional view of a contact member 1 showing still another application example.
A plurality of pins 30 are joined to the side, and a metal washer 31 is provided in the pack 2 on the pack lower surface 4 side, and when the pack 2 is formed, the tip of the pin 30 is inserted into the metal washer 31. And In this case, the pins 30 and the metal washers 31 come into thermal contact with each other while maintaining flexibility.
【0050】図11は、さらに他の適用例を示す接触部
材1の縦断面図であり、この適用例では、パック上面3
には多数のピン30が設けられており、パック下面4に
多数の孔32を有する多孔板33が装着されている。多
数のピン30と、多数の孔32は、ひとつひとつが対応
しいて、さしこみが可能となっている。パック2を形成
するとき、ピン30が孔32に差し込まれている状態
で、封入液5と共にパック2内に挿入される。このよう
にして、ピン30と孔32が柔軟性を保ちながら、熱的
に接触できる。FIG. 11 is a longitudinal sectional view of a contact member 1 showing still another application example.
Are provided with a number of pins 30, and a perforated plate 33 having a number of holes 32 is mounted on the lower surface 4 of the pack. The multiple pins 30 and the multiple holes 32 correspond to each other, and can be inserted. When the pack 2 is formed, the pin 30 is inserted into the pack 2 together with the filling liquid 5 with the pins 30 being inserted into the holes 32. In this manner, the pin 30 and the hole 32 can be in thermal contact with each other while maintaining flexibility.
【0051】本発明の他の実施例を図12から図16に
より説明する。図12は、接触部材1を基板6とヒート
シンク8との間に挟んだ状態を示す斜視図、図13は図
12に示す組立状態を横方向から見た側面図、図14
は、LSIチップで発生した熱をヒートシンクへ導くた
めの接触部材1の斜視図、図15は、接触部材1に用い
る熱伝導フィルム39の構造を示す縦断面図である。Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 12 is a perspective view showing a state in which the contact member 1 is sandwiched between the substrate 6 and the heat sink 8, and FIG.
Side view of the assembled state the lateral direction shown in 12, 14
Is a perspective view of a contact member 1 for guiding heat generated in an LSI chip to a heat sink, and FIG. 15 is a longitudinal sectional view showing a structure of a heat conductive film 39 used for the contact member 1.
【0052】図12、図13に示すように、本実施例の
半導体冷却装置は、LSIチップ7が実装された基板6
と、ヒートシンク8との間に伝熱パック2からなる接触
部材1を挾んだ状態で配置し、伝熱性能を安定させるた
め、端部をクランプ38で挾んで固定している。基板6
には、大小のLSIチップ7が複数個配置されている
が、各LSIチップ7の基板6からの高さはほぼ等しく
且つ伝熱パック2の接触面は平坦であるようになってい
る。また、接触部材1にはLSIチップ7及びヒートシ
ンク8と接触する伝熱部34とは別に圧力調整部36が
備えられている。そして、圧力調整部36を保圧バネ3
7で挾み、接触部材1の内圧を上げて伝熱パック2の伝
熱部34を、基板6に実装されたLSIチップ7及びヒ
ートシンク8に密着させるようになっている。かかる実
装状態においては、LSIチップ7への押付力は圧力調
整部36へ装着する保圧バネ37のバネ定数により容易
に変化させることができる。また、圧力調整部36の他
の機能は、接触部材1の内部グリース状、液状等の伝熱
媒体を封入する際に同時に封入される気体のたまり部と
なり、基板6とヒートシンク8との間に設置したパック
2内の伝熱媒体が効率良く熱伝達を行う事ができるよう
にするものである。As shown in FIGS. 12 and 13, the semiconductor cooling device of the present embodiment comprises a substrate 6 on which an LSI chip 7 is mounted.
The contact member 1 made of the heat transfer pack 2 is disposed between the heat sink 8 and the heat sink 8, and the ends are fixed with clamps 38 in order to stabilize the heat transfer performance. Substrate 6
, A plurality of large and small LSI chips 7 are arranged. The height of each LSI chip 7 from the substrate 6 is substantially equal, and the contact surface of the heat transfer pack 2 is flat. In addition, the contact member 1 is provided with a pressure adjusting unit 36 separately from the heat transfer unit 34 that contacts the LSI chip 7 and the heat sink 8. Then, the pressure adjustment unit 36 is
The heat transfer portion 34 of the heat transfer pack 2 is brought into close contact with the LSI chip 7 and the heat sink 8 mounted on the substrate 6 by increasing the internal pressure of the contact member 1. In such a mounting state, the pressing force on the LSI chip 7 can be easily changed by the spring constant of the pressure holding spring 37 mounted on the pressure adjusting unit 36. Another function of the pressure adjusting unit 36 is that a gas reservoir is simultaneously sealed when a heat transfer medium such as a grease or liquid inside the contact member 1 is sealed. The heat transfer medium in the installed pack 2 can efficiently transfer heat.
【0053】ここで、一例として、基板6として220
mm×130mm×2mmの大きさのものを用いた場合
を述べる。基板6には発熱量3W/チップのLSIチッ
プ7を30ヶ実装しており、基板6に実装したLSIチ
ップ7への電力供給は、図中表示は省略するが第12図
の下方すなわち圧力調整部36の反対側の端面に設置し
たコネクタにより行っている。LSIチップ7実装面の
裏面の辺の中央部には、伝熱パック2をLSIチップ7
に密着させるため内圧を高めた時にLSIチップ7を介
して基板6に加わる力により基板6が変形するのを防ぐ
ため、断面が3mm×10mmの補強部材46を配置し
ている。なお、この補強部材46は、基板6の形状、す
なわち大きさと板厚により基板6の変形が少ない場合に
は設けなくても良い。又、接触部材1は、圧力調整部3
6を除いた大きさが基板とほぼ同じものを用いている。
圧力調整部36は、大きさを40mm×25mmとし、
40mm側の部分が伝熱パック2の本体側と一体的に形
成している。Here, as an example, the substrate 6 is 220
The case where a size of mm × 130 mm × 2 mm is used will be described. Thirty LSI chips 7 each having a heating value of 3 W / chip are mounted on the substrate 6, and power supply to the LSI chips 7 mounted on the substrate 6 is not shown in FIG. This is done by a connector installed on the opposite end face of the part 36. At the center of the back side of the mounting surface of the LSI chip 7, the heat transfer pack 2 is
In order to prevent the substrate 6 from being deformed by the force applied to the substrate 6 via the LSI chip 7 when the internal pressure is increased in order to bring the substrate into close contact, a reinforcing member 46 having a cross section of 3 mm × 10 mm is arranged. Note that the reinforcing member 46 may not be provided when the deformation of the substrate 6 is small due to the shape, that is, the size and the thickness of the substrate 6. Further, the contact member 1 includes a pressure adjusting unit 3
The size except for 6 is almost the same as the substrate.
The pressure adjusting unit 36 has a size of 40 mm × 25 mm,
The portion on the 40 mm side is formed integrally with the main body side of the heat transfer pack 2.
【0054】一方、接触部材1は、図14に示すように
内部に熱伝導率の高いグリースもしくは液体等の伝熱媒
体を封入したものであり、袋状部分は、図15に示すよ
うに芯材40の両側に樹脂層41、42を設けた熱伝導
フィルム39より成る。パック2の内部に封入した伝熱
媒体はシリコングリースをベースにした熱伝導グリース
であり、封入後の接触部材1の平均厚さは約3mmとな
るように封入量を調整している。On the other hand, as shown in FIG. 14, the contact member 1 has a heat transfer medium such as grease or liquid having a high thermal conductivity sealed therein, and the bag-shaped portion has a core as shown in FIG. It is made of a heat conductive film 39 provided with resin layers 41 and 42 on both sides of a material 40. The heat transfer medium sealed inside the pack 2 is a heat conductive grease based on silicon grease, and the amount of sealing is adjusted so that the average thickness of the contact member 1 after sealing is about 3 mm.
【0055】また、ヒートシンク8は内部を細分化した
ヒートパイプを用い、ヒートパイプ端面に取付けた部材
に水を流すことにより最終的に排熱している。なお、ヒ
ートシンク8は、ヒートパイプに替え、内部に流水部を
有するジャケットとしても同等の効果が得られる。ま
た、接触部材1の中に封入する伝熱媒体として液状の冷
媒、たとえばフロリナートを用いてもほぼ同じ効果が得
られる。The heat sink 8 uses a heat pipe whose inside is subdivided, and finally discharges heat by flowing water through a member attached to the end face of the heat pipe. In addition, the same effect can be obtained by using the heat sink 8 as a jacket having a flowing water portion inside instead of the heat pipe. Also, substantially the same effect can be obtained by using a liquid refrigerant such as Fluorinert as the heat transfer medium sealed in the contact member 1.
【0056】以上の実装状態において、LSIチップ7
のジャンクション温度を80℃以下に押えることができ
た。In the above mounting state, the LSI chip 7
At a junction temperature of 80 ° C. or less.
【0057】本発明の他の実施例を図16により説明す
る。図16には接触部材1のみ示しているが、本実施例
では、パック2のLSIチップ7の冷却部に突起部47
を設け、その部分に振動を与え接触部材1内に封じた液
状の伝熱媒体を強制的に循環させるようにしている。Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Although FIG. 16 shows only the contact member 1, in the present embodiment, the protrusion 47 is provided on the cooling portion of the LSI chip 7 of the pack 2.
And vibrates the portion to forcibly circulate the liquid heat transfer medium sealed in the contact member 1.
【0058】伝熱媒体を静止状態に保つ場合に比べ、強
制的に移動、拡散、混合させることにより伝熱効率は著
しく向上するが、本実施例は、この特徴を接触部材1へ
適用したものであり、パック2に設けた突起47を、振
動発生装置43で打撃し、上述したように伝熱媒体の強
制循環を生じさせ、熱伝達能力を大きく向上させる事が
できた。本実施例で用いた振動発生装置43は、図16
に示す如く、打撃部44とモータ45から成る。打撃部
44は、円板外周部に複数個の自転できる球状部品を取
付け、該球状部品が円板外周部より外側に位置するよう
に構成されている。打撃部44の円板はモータ45によ
り回転され、円板外周部に設けた球状部品が間欠的に突
起部47を打撃し、その結果、接触部材1内の伝熱媒体
を脈動させる。なお、突起部47の位置は、パック2の
各辺いずれに設けられても良く、同等の効果が得られ
る。The heat transfer efficiency is significantly improved by forcibly moving, diffusing, and mixing the heat transfer medium as compared with the case where the heat transfer medium is kept stationary. In this embodiment, this feature is applied to the contact member 1. In addition, the protrusion 47 provided on the pack 2 was hit by the vibration generator 43 to cause the forced circulation of the heat transfer medium as described above, thereby greatly improving the heat transfer ability. Vibration generator 43 used in this embodiment, FIG. 16
如 shown rather consists of the hitting portion 44 and the motor 45. The striking portion 44 is configured such that a plurality of rotatable spherical components are attached to the outer peripheral portion of the disk, and the spherical components are located outside the outer peripheral portion of the disk. The disk of the striking portion 44 is rotated by the motor 45, and the spherical component provided on the outer periphery of the disk intermittently strikes the projection 47, thereby pulsating the heat transfer medium in the contact member 1. In addition, the position of the protrusion 47 may be provided on each side of the pack 2, and the same effect is obtained.
【0059】本発明の他の実施例を図17から図22に
より説明する。図17は基板にLSIチップを実装した
状態を示した斜視図、図18及び図21は基板に実装さ
れた各形式のLSIチップの配置に合わせて伝熱部34
を仕切った接触部材1の横断面図、図19、図20は図
18に示す接触部材1の縦断面図、図22は、図21に
示す接触部材1の縦断面図である。Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 17 is a perspective view showing a state in which an LSI chip is mounted on a substrate, and FIGS. 18 and 21 are heat transfer portions 34 according to the arrangement of each type of LSI chip mounted on the substrate.
19 and 20 are longitudinal sectional views of the contact member 1 shown in FIG. 18, and FIG. 22 is a longitudinal sectional view of the contact member 1 shown in FIG.
【0060】基板6に実装するLSIチップ7の実装形
態は種々のものがある。本実施例では図17に示すよう
な形状の異なるピングリッド型LSI20とDIL型L
SIが混在した基板6を用いた場合について説明する。
この場合、基板6上に実装された各種LSIチップ7の
高さが異なり、パック2への接触面高さが異なる場合が
あるが、図19に示すように、LSIチップ7の高さに
応じて接触部材1の厚さを変える事により接触の安定を
保つことができる。すなわち、本実施例で用いた接触部
材1は、図19に示すように基板6上のLSIチップ7
の実装形態に則するように、各々のピングリッド型LS
I49及び複数個のDIL型LSI50に対応して接触
部材1の伝熱部34を分割し、各伝熱部34の厚さをL
SIチップ7の高さに応じて変えている。又、本実施例
のパック2においては、上記のように分割した伝熱部3
4間を冷媒通路48で互いに連絡するように構成してい
る。なお、各種LSIチップ7の高さにあまり差がない
場合には、接触部材1の断面形状は図20に示すように
厚さを同程度のものとする。There are various mounting forms of the LSI chip 7 mounted on the substrate 6. In this embodiment, a pin grid type LSI 20 and a DIL type L having different shapes as shown in FIG.
A case where a substrate 6 in which SI is mixed is used will be described.
In this case, the height of the various LSI chips 7 mounted on the substrate 6 is different, and the height of the contact surface to the pack 2 may be different. However, as shown in FIG. The contact stability can be maintained by changing the thickness of the contact member 1. That is, as shown in FIG. 19, the contact member 1 used in this embodiment
Each pin grid type LS
The heat transfer portions 34 of the contact member 1 are divided corresponding to I49 and the plurality of DIL type LSIs 50, and the thickness of each heat transfer portion 34 is set to L.
It is changed according to the height of the SI chip 7. In the pack 2 of this embodiment, the heat transfer sections 3 divided as described above are used.
The four spaces are connected to each other by a refrigerant passage 48. If there is not much difference between the heights of the various LSI chips 7, the cross-sectional shape of the contact member 1 has the same thickness as shown in FIG.
【0061】このように、伝熱部34を分割し、各伝熱
部34の厚さをLSIチップ7の高さに応じて変えるこ
とにより接触の安定を保つことができ、伝熱性能を向上
させることができる他、各伝熱部34内で局所的な対流
を生じさせることができるので、伝熱部34の分割がな
い場合に対流がパック2内全体で生じる場合に比べて、
各種LSIチップ7の発熱量に応じた冷却を効率良く行
うことができる利点がある。As described above, by dividing the heat transfer section 34 and changing the thickness of each heat transfer section 34 according to the height of the LSI chip 7, the contact can be kept stable, and the heat transfer performance can be improved. In addition, since local convection can be generated in each of the heat transfer units 34, the convection can be generated without the division of the heat transfer unit 34 as compared with the case where convection occurs in the entire pack 2.
There is an advantage that cooling according to the amount of heat generated by the various LSI chips 7 can be efficiently performed.
【0062】又、同じ基板6上に同種のLSIチップ7
が実装されている場合は、伝熱パック2を図21に示す
ように各LSIチップ7に対応した伝熱部34を有する
ように、図22に示すようにほぼ同じ厚さを有するよう
に構成しても良い。このように構成する場合も、各伝熱
部34内で局所的な対流を生じさせることができ、各L
SIチップ7と接触部材1との密着性が向上するので熱
伝達が円滑に行える効果がある。 本発明の他の実施例
を図23及び図24に示す。図23は縦方向に配置した
基板6とヒートシンク8の間に接触部材1を配置した時
の一適用例を示す縦断面図である。The same type of LSI chip 7 on the same substrate 6
Is mounted, the heat transfer pack 2 is configured to have a heat transfer portion 34 corresponding to each LSI chip 7 as shown in FIG. 21 and to have substantially the same thickness as shown in FIG. You may. Also in the case of such a configuration, local convection can be generated in each heat transfer section 34, and each L
Since the adhesion between the SI chip 7 and the contact member 1 is improved, there is an effect that heat can be smoothly transferred. Another embodiment of the present invention is shown in FIGS. FIG. 23 is a longitudinal sectional view showing an application example when the contact member 1 is arranged between the substrate 6 and the heat sink 8 arranged in the vertical direction.
【0063】本実施例で用いた接触部材1は、パック2
内には液状の伝熱媒体を封入しており、伝熱パック2の
内側に、伝熱媒体の流れ51を防げる隔壁52を設置し
ている。そして、各隔壁52は、各隔壁52により形成
される領域が、各LSIチップ7にそれぞれ対応するよ
うに設けられている。かかる構成においては、LSIチ
ップ7で発生した熱は、接触部材1を形成している被膜
を通り伝熱媒体5に伝達される。加熱された伝熱媒体5
は対流により接触部材1の上方に上昇するが隔壁52に
防げられ、ヒートシンク8側へ向きを変え、ヒートシン
ク8近傍で冷却され下方へ降下し、再びLSIチップ7
側へ向きを変える流れ51となる。したがって縦方向に
配置した伝熱パック2内の伝熱媒体の上下方向の温度差
を解消し各LSIチップ7毎に同じ温度の伝熱媒体が供
給され、LSIチップ7間の温度ばらつきが低減される
効果がある。The contact member 1 used in this embodiment is a pack 2
A liquid heat transfer medium is sealed therein, and a partition wall 52 for preventing the flow 51 of the heat transfer medium is provided inside the heat transfer pack 2. Each partition 52 is provided such that a region formed by each partition 52 corresponds to each LSI chip 7. In such a configuration, heat generated in the LSI chip 7 is transmitted to the heat transfer medium 5 through the coating forming the contact member 1. Heated heat transfer medium 5
Rises above the contact member 1 by convection, but is prevented by the partition wall 52, turns to the heat sink 8 side, is cooled near the heat sink 8, descends downward, and returns to the LSI chip 7.
The flow 51 turns to the side. Therefore, the temperature difference in the vertical direction of the heat transfer medium in the heat transfer pack 2 arranged in the vertical direction is eliminated, the heat transfer medium of the same temperature is supplied to each LSI chip 7, and the temperature variation between the LSI chips 7 is reduced. Has an effect.
【0064】図24に示す実施例は、図23で示した接
触部材1と同様なパック2を横方向に配置することもで
き、その適用例を示している。この場合も隔壁52によ
って局所的に対流を起こすことができ、各々のLSIチ
ップ7に対応した伝熱媒体の流れ51を形成することが
できるので、各LSIチップ7毎に同じ温度の伝熱媒体
が供給され、LSIチップ7間の温度ばらつきが低減さ
れ、LSIチップ7の冷却の安定性が増す効果がある。In the embodiment shown in FIG. 24, a pack 2 similar to the contact member 1 shown in FIG. 23 can be arranged in the horizontal direction, and an application example thereof is shown. In this case also it is possible to cause localized convection by septal wall 52, it is possible to form the flow 51 of the heat transfer medium corresponding to each of the LSI chip 7, the heat transfer at the same temperature for each LSI chip 7 The medium is supplied, the temperature variation between the LSI chips 7 is reduced, and the cooling stability of the LSI chips 7 is increased.
【0065】本発明の他の実施例を第25図に示す。本
実施例では、基板6上に複数のLSIチップ7が配置さ
れ、その個々のLSIチップ7に対してそれぞれ対応し
た独立の接触部材1が配置されている。この個々の接触
部材1は上記した伝熱パック2と同様な構成となってい
るものであり、ヒ−トシンク8は、例えば内部に冷却水
9を流して冷却する構造となっている。このように構成
することにより、個々のLSIチップ7に対応した冷却
が行え、LSIチップ7の冷却の安定性が増す効果があ
る。FIG. 25 shows another embodiment of the present invention. In the present embodiment, a plurality of LSI chips 7 are arranged on a substrate 6, and independent contact members 1 corresponding to the respective LSI chips 7 are arranged. Each of the contact members 1 has a configuration similar to that of the heat transfer pack 2 described above, and the heat sink 8 has a structure in which, for example, cooling water 9 flows therein to cool the heat sink 8. With such a configuration, cooling corresponding to each LSI chip 7 can be performed, and there is an effect that stability of cooling of the LSI chip 7 is increased.
【0066】[0066]
【発明の効果】上記の本発明によれば、冷却対象となる
半導体素子とヒートシンクに代表される冷却部材との間
の接触部材の伝熱性能を高め、電気回路に対する絶縁性
を確保した半導体冷却装置を提供できる。According to the present invention described above, the heat transfer performance of the contact member between the semiconductor element to be cooled and the cooling member represented by the heat sink is improved , and the insulating property to the electric circuit is improved .
Semiconductor cooling device that ensures the above.
【0067】本発明によれば、接触部材を形成する容器
状のパック内に熱伝導性グリースなどの熱伝導性の良い
液体を封入し、パック内面と接触する金属製部材をパッ
ク内に設けているので、パック内面での熱伝導は、封入
された液体ばかりでなく、金属製部材の熱伝導で伝わる
ので、接触部材内の熱伝導にもとづく伝熱効率を高める
効果がある。 According to the present invention, a container forming a contact member
Good heat conductivity such as heat conductive grease inside the pack
Fill the liquid and pack the metal member that comes into contact with the pack inner surface.
Heat conduction inside the pack is sealed
As well as the liquid that has been transferred
Therefore, the heat transfer efficiency based on the heat conduction in the contact member is improved.
effective.
【0068】[0068]
【0069】[0069]
【0070】[0070]
【0071】[0071]
【0072】本発明によれば、接触部材を形成する容器
状のパック内にスプリング効果を有する金属製の細線な
どを介在させているため、接触部材を半導体素子側と冷
却部材側へ押し付ける作用効果があり、接触部材と半導
体素子素子及び冷却部材との接触部の伝熱効果を高める
ことができる。 According to the present invention, a container forming a contact member
Metal wire with spring effect inside
The contact member and the semiconductor element side
Has the effect of pressing against the contact member side, and is semiconductive with the contact member.
Enhance the heat transfer effect at the contact area between the body element and the cooling member
be able to.
【0073】本発明によれば、基板上に複数個の半導体
素子が搭載された場合、接触部材の中空部を複数の領域
に細分割し、各領域の熱伝導性流体が連通する構造とし
ているので、各領域での熱伝導性流体の圧力が均等化で
き、接触部材の半導体素子への押し付け力が部分的に過
小過大になることを防止できる効果がある。 According to the present invention, a plurality of semiconductors are provided on a substrate.
When the element is mounted, the hollow part of the contact member
Into a structure where the heat conductive fluid in each area communicates.
The pressure of the heat conductive fluid in each area is equalized
Of the contact member against the semiconductor element
This has the effect of preventing the size from becoming too small.
【0074】[0074]
【0075】[0075]
【0076】[0076]
【図1】本発明の一実施例を示す半導体冷却装置の全体
構成を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an overall configuration of a semiconductor cooling device according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の一実施例を示す接触部材の斜視図であ
る。FIG. 2 is a perspective view of a contact member showing one embodiment of the present invention.
【図3】本発明の一実施例を示す接触部材の断面斜視図
である。FIG. 3 is a sectional perspective view of a contact member showing one embodiment of the present invention.
【図4】本発明の一実施例を示す接触部材の断面斜視図
である。FIG. 4 is a sectional perspective view of a contact member showing one embodiment of the present invention.
【図5】本発明の一実施例を示す接触部材の断面斜視図
である。FIG. 5 is a sectional perspective view of a contact member showing one embodiment of the present invention.
【図6】本発明の一実施例を示す接触部材の断面斜視図
である。FIG. 6 is a sectional perspective view of a contact member showing one embodiment of the present invention.
【図7】本発明の一実施例を示す接触部材の断面斜視図
である。FIG. 7 is a sectional perspective view of a contact member showing one embodiment of the present invention.
【図8】本発明の一実施例を示す接触部材の縦断面図で
ある。FIG. 8 is a vertical sectional view of a contact member showing one embodiment of the present invention.
【図9】本発明の一実施例を示す接触部材の縦断面図で
ある。FIG. 9 is a longitudinal sectional view of a contact member showing one embodiment of the present invention.
【図10】本発明の一実施例を示す接触部材の縦断面図
である。FIG. 10 is a longitudinal sectional view of a contact member showing one embodiment of the present invention.
【図11】本発明の一実施例を示す接触部材の縦断面図
である。FIG. 11 is a longitudinal sectional view of a contact member showing one embodiment of the present invention.
【図12】本発明の他の実施例を示す斜視図である。FIG. 12 is a perspective view showing another embodiment of the present invention.
【図13】本発明の他の実施例である組立状態を示す側
面図である。FIG. 13 is a side view showing an assembled state according to another embodiment of the present invention.
【図14】本発明の他の実施例を示す接触部材の斜視図
である。FIG. 14 is a perspective view of a contact member according to another embodiment of the present invention.
【図15】本発明の他の実施例を示す熱伝導フィルムの
縦断面図である。FIG. 15 is a longitudinal sectional view of a heat conductive film showing another embodiment of the present invention.
【図16】本発明のさらに他の実施例を示す接触部材の
斜視図である。FIG. 16 is a perspective view of a contact member showing still another embodiment of the present invention.
【図17】本発明のさらに他の実施例を示す斜視図であ
る。FIG. 17 is a perspective view showing still another embodiment of the present invention.
【図18】本発明のさらに他の実施例を示す接触部材の
横断面図である。FIG. 18 is a cross-sectional view of a contact member according to still another embodiment of the present invention.
【図19】本発明のさらに他の実施例を示す接触部材の
縦断面図である。FIG. 19 is a longitudinal sectional view of a contact member showing still another embodiment of the present invention.
【図20】本発明のさらに他の実施例を示す接触部材の
縦断面図である。FIG. 20 is a longitudinal sectional view of a contact member showing still another embodiment of the present invention.
【図21】本発明のさらに他の実施例を示す接触部材の
横断面図である。FIG. 21 is a cross-sectional view of a contact member according to still another embodiment of the present invention.
【図22】本発明のさらに他の実施例を示す接触部材の
縦断面図である。FIG. 22 is a longitudinal sectional view of a contact member showing still another embodiment of the present invention.
【図23】本発明のさらに他の実施例の実装状態を示す
縦断面図である。FIG. 23 is a longitudinal sectional view showing a mounting state of still another embodiment of the present invention.
【図24】本発明のさらに他の実施例の実装状態を示す
縦断面図である。FIG. 24 is a longitudinal sectional view showing a mounting state of still another embodiment of the present invention.
【図25】本発明のさらに他の実施例を示す縦断面図で
ある。FIG. 25 is a longitudinal sectional view showing still another embodiment of the present invention.
1…接触部材、2…パック、5…封入液、7…LSIチ
ップ、8…ヒートシンク、10…横型金属コイル、13
…縦型金属コイル、16…金属タワシ、18…山形状フ
ィン、19…ヒレ付板、36…圧力調整部、43…振動
発生装置、48…冷媒通路、34…伝熱部、35…シー
ル部、36…圧力調整部、37…保圧バネ、38…クラ
ンプ、39…熱伝導フィルム、40…心材、41、42
…樹脂層、43…振動発生装置、44…打撃部、45…
モータ、46…補強部材、47…突起部、48…冷媒通
路、49…ピングリッド型LSI、50…DIL型LS
I、51…伝熱媒体の流れ、52…隔壁、53…プラッ
ター、54…フィン、55…流路、57…ボルト、58
…フレキシブル部、59…冷却水パイプ、60…冷却水
精製装置、61…水ポンプ、62…水タンク、63…チ
ラー。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Contact member, 2 ... Pack, 5 ... Filled liquid, 7 ... LSI chip, 8 ... Heat sink, 10 ... Horizontal metal coil, 13
... vertical metal coil, 16 ... metal scrubber, 18 ... mountain-shaped fin, 19 ... finned plate, 36 ... pressure adjusting unit, 43 ... vibration generator, 48 ... refrigerant passage, 34 ... heat transfer unit, 35 ... seal unit , 36: Pressure adjusting part, 37: Holding spring, 38: Clamp, 39: Thermal conductive film, 40: Core material, 41, 42
... resin layer, 43 ... vibration generator, 44 ... hitting part, 45 ...
Motor, 46: reinforcement member, 47: protrusion, 48: refrigerant passage, 49: pin grid type LSI, 50: DIL type LS
I, 51: flow of heat transfer medium, 52: partition wall, 53: platter, 54: fin, 55: flow path, 57: bolt, 58
... flexible part, 59 ... cooling water pipe, 60 ... cooling water purification device, 61 ... water pump, 62 ... water tank, 63 ... chiller.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 畑田 敏夫 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 松島 均 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 佐藤 元宏 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 井上 滉 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 大場 隆夫 神奈川県秦野市堀山下1番地 株式会社 日立製作所 神奈川工場内 (72)発明者 山際 明 神奈川県秦野市堀山下1番地 株式会社 日立製作所 神奈川工場内 (56)参考文献 特開 平3−36794(JP,A) 特開 昭57−211258(JP,A) 特開 昭61−74356(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 23/34 - 23/46 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Toshio Hatada 502 Kandate-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Pref. Machinery Research Laboratory, Hitachi, Ltd. In-house (72) Inventor Motohiro Sato 502 Kandate-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Pref. Machinery Research Laboratory, Hitachi, Ltd. Person Takao Oba 1 Horiyamashita, Hadano-shi, Kanagawa Prefecture Inside Hitachi, Ltd.Kanagawa Plant (72) Inventor Akira Yamagiwa 1-Horiyamashita, Hadano-shi, Kanagawa Prefecture Hitachi Ltd., Kanagawa Plant (56) 36794 (JP, A) JP-A-57-211258 (JP, A) JP-A-61-74356 (JP, A) (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 23/34-23/46
Claims (3)
子と、前記半導体素子の熱を放熱して冷却する冷却部材
との間に設けられた接触部材とを備えて前記半導体素子
を冷却する半導体冷却装置において、前記接触部材は内
部が中空な部材であり、前記接触部材の中空な内部には
熱伝導性流体を備えており、前記接触部材は金属製材料
からなる芯材と該芯材の外側の面又は内外両面に絶縁皮
膜を設けたパックで形成されており、前記接触部材は前
記冷却部材と接触する側に平坦に形成された面を備えた
ことを特徴とする半導体冷却装置。1. A semiconductor device comprising: a semiconductor element mounted on a substrate to be cooled; and a contact member provided between the semiconductor element and a cooling member for radiating heat of the semiconductor element to cool the semiconductor element. In the semiconductor cooling device, the contact member is a hollow member, the hollow inside of the contact member is provided with a heat conductive fluid, and the contact member includes a core material made of a metal material and the core material. A semiconductor cooling device, comprising: a pack having an insulating film provided on an outer surface or inner and outer surfaces of the cooling member, wherein the contact member has a flat surface on a side in contact with the cooling member.
の前記半導体素子と接触する側には前記冷却部材側から
の距離に対応して前記複数の半導体素子の各々に接触す
るように形成された面を備えた請求項1記載の半導体冷
却装置。2. The semiconductor device according to claim 1, wherein said plurality of semiconductor elements are provided on a side of said contact member which contacts said semiconductor element so as to contact each of said plurality of semiconductor elements corresponding to a distance from said cooling member side. The semiconductor cooling device according to claim 1, further comprising a curved surface.
し、前記熱伝導性流体を細分割領域間で連通させた請求
項2記載の半導体冷却装置。3. The semiconductor cooling device according to claim 2, wherein the inside of said contact member is subdivided into a plurality of regions, and said heat conductive fluid is communicated between said subdivided regions.
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- 1991-03-08 JP JP4319391A patent/JP3175177B2/en not_active Expired - Lifetime
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